Нагрузки, действующие на корпус ЛА

При рассмотрении нагрузок на корпус надо иметь в виду две группы случаев нагружения: полетные расчетные случаи и случаи наземной эксплуатации и транспортировки.

В полетных случаях на корпус действуют:

нагрузки от крыла (подъемная сила, сопротивление, масса крыла). Это поверхностные сосредоточенные силы, приложенные в узлах крепления консолей крыла к корпусу;

нагрузки от рулей (в данном случае от стабилизаторов);

сила тяги двигателя (поверхностная сила, приложенная в узлах крепления двигателя);

аэродинамические силы, создаваемые корпусом в полете (поверхностная распределенная нагрузка);

инерционные силы (массовая распределенная нагрузка).

Последние (массовые силы) уравновешивают приложенные к корпусу ЛА поверхностные силы.

Нагрузки от крыла определяются заданным режимом полета. Характер и распределение их по корпусу зависят от конструкции соединения крыла с корпусом, а величины определяются при расчете на прочность консолей крыла. Эти нагрузки приводят к равнодействующим силам и моменту. Так как положение узлов крепления консолей неизвестно, то реакции консолей прикладываются к середине их бортовой хорды.

Нагрузки от оперения определяются и прикладываются аналогично нагрузкам от консолей крыла.

Сила тяги прикладывается на переднем днище двигателя ЛА.

Аэродинамическую нагрузку определяют по данным, полученным с помощью программы расчета аэродинамических коэффициентов «Aerodinamika» (см. рис. 2.3).

Ввод геометрических параметров исходного варианта ЛА в программу«Aerodinamika»Ввод геометрических параметров исходного варианта ЛА в программу«Aerodinamika»

Рисунок 2.4 - Ввод геометрических параметров исходного варианта ЛА в программу«Aerodinamika»

отсек летательный аэродинамический нагрузка

Задание диапазона расчетных точек в программу«Aerodinamika»Задание диапазона расчетных точек в программу«Aerodinamika»

Рисунок 2.5 - Задание диапазона расчетных точек в программу«Aerodinamika»

Из данной программы после ввода в нее летно-геометрических параметров (см.рис. 2.4 и 2.5) исходного варианта ЛА мы получаем необходимые нам для дальнейшего проектировочного расчета аэродинамические коэффициенты и координаты приложения подъемных сил:

(SF*CYALF) - производная по б коэффициента подъемной силы изолированного корпуса;

(KALF(K1)*KT1*S1*CYALK1) - производная по б коэффициента подъемной силы, возникающей на корпусе из-за влияния консолей первых несущих поверхностей;

((1-E/AR)*KALF(K2)*KT2*S2*CYALK2) - производная по б коэффициента подъемной силы, возникающей из-за влияния консолей вторых несущих поверхностей на подъёмную силу корпуса;

(K1*S1*CYALK1) - производная по б коэффициента подъемной силы изолированных консолей первых несущих поверхностей;

(KALK1(F)*KT1*S1*CYALK1) - производная по б коэффициента подъемной силы, возникающей из-за влияния корпуса на подъёмную силу консолей первых несущих поверхностей ;

((1-E/AR)*KT2*S2*CYALK2)- производная по б коэффициента подъемной силы изолированных консолей вторых несущих поверхностей;

((1-E/AR)*KALK2(F)*KT2*S2*CYALK2)- производная по б коэффициента подъемной силы, возникающей из-за влияния корпуса на подъёмную силу консолей вторых несущих поверхностей;

(CYA/AR)- суммарная производная по б коэффициента подъемной силы всего ЛА;

(XFF)- координата приложения подъемной силы изолированного корпуса;

(XFF(K1))- координата приложения подъемной силы, возникающей на корпусе из-за влияния консолей первых несущих поверхностей;

(XFF(K2))- координата приложения подъемной силы, возникающей на корпусе из-за влияния консолей вторых несущих поверхностей.

Составляющие подъемной силы корпуса соответственно подъемная сила изолированного корпуса; подъемная сила, возникающая на корпусе из-за влияния консолей первых несущих поверхностей; подъемная сила консолей первых несущих поверхностей; подъемная сила, возникающая на корпусе из-за влияния консолей вторых несущих поверхностей; подъемная сила консолей вторых несущих поверхностей можно определить как

Приближенно можно определить подъемную силу корпуса ЛА, зная ее вклад в создание подъемной силы ЛА, с использованием уравнения:

Схема приложения поверхностных сил к корпусу ЛА показана на рисунке 2.6.

Схема приложения поверхностных нагрузок к корпусу ЛАСхема приложения поверхностных нагрузок к корпусу ЛА

Рисунок 2.6 - Схема приложения поверхностных нагрузок к корпусу ЛА

Поверхностные силы, приложенные к корпусу ЛА, должны уравновешиваться массовыми нагрузками.

Массовые нагрузки можно представить в виде распределенных и сосредоточенных усилий.

Приближенно будем считать, что плотность компоновки корпуса постоянна, т.е. массовые нагрузки распределены по длине корпуса пропорционально площади его поперечного сечения.

Массовую нагрузку от линейного поперечного ускорения определяем

- плотность компоновки ЛА;(2.24)

- масса корпуса ЛА (с оборудованием, полезным грузом и т.д.);

- объем корпуса;

- величина поперечной перегрузки;

- площадь поперечного сечения корпуса.

Массовая нагрузка от углового ускорения

-угловое ускорение ЛА;

- момент поверхностных сил, действующих на корпус, относительно центра масс:

- координата приложения подъемной силы консолей первых несущих поверхностей;(2.27)

- координата приложения подъемной силы консолей вторых несущих поверхностей;(2.28)

- расстояние от носка фюзеляжа до бортовой нервюры консоли первых несущих поверхностей;

- расстояние от носка фюзеляжа до бортовой нервюры консоли вторых несущих поверхностей;

- длина бортовой нервюры консоли первых несущих поверхностей;

- длина бортовой нервюры консоли вторых несущих поверхностей;

- массовый момент инерции ЛА:

.(2.29)

- центр тяжести ЛА:

- координата от центра масс ЛА.

Суммарную массовую нагрузку определяем как сумму массовых нагрузок от линейного поперечного ускорения и от углового ускорения:

Массовая нагрузка от линейного продольного ускорения определяется формулой

- величина продольной перегрузки;(2.33)

-тяга двигателя.

Характер эпюр массовых нагрузок, приложенных к корпусу ЛА, показан на рисунке2.7.

Схема приложения уравновешивающих массовых нагрузок к корпусу ЛАСхема приложения уравновешивающих массовых нагрузок к корпусу ЛА

Рисунок 2.7 - Схема приложения уравновешивающих массовых нагрузок к корпусу ЛА

После определения всех нагрузок и уравновешивания корпуса строят эпюры поперечных сил , изгибающих моментов , продольных сил и сжимающих сил .

Уравнения, выражающие зависимость продольной силы от координаты по участкам:

Система уравнений для построения эпюр осевой силы по участкам имеет вид:

Уравнения, выражающие зависимость поперечной силы от координаты по участкам:

Система уравнений для построения эпюр поперечной силы по участкам имеет вид:

Для построения эпюры изгибающего момента необходимо проинтегрировать по координате :

Система уравнений для построения эпюр изгибающего момента по участкам имеет вид:

(2.39)

Определение эквивалентной сжимающей нагрузки . Уравнение, выражающие зависимость от координаты имеет вид:

Рассмотренный алгоритм реализован в программе «Нагрузка МК». Программа разработана в математическом пакете Mathcad 14. Инструкция пользователю приведена в Приложении Б.

Программа «Нагрузка МК» внедрена в учебный процесс.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Скачать   След >